CN1627109A - 生产光学波导的方法 - Google Patents

生产光学波导的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1627109A
CN1627109A CNA2004101003535A CN200410100353A CN1627109A CN 1627109 A CN1627109 A CN 1627109A CN A2004101003535 A CNA2004101003535 A CN A2004101003535A CN 200410100353 A CN200410100353 A CN 200410100353A CN 1627109 A CN1627109 A CN 1627109A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
optical waveguide
polyimide resin
under
resin precursor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2004101003535A
Other languages
English (en)
Inventor
内藤龙介
望月周
宗和范
田河宪一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Denko Corp filed Critical Nitto Denko Corp
Publication of CN1627109A publication Critical patent/CN1627109A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/138—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by using polymerisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L79/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
    • C08L79/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08L79/08—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G02B1/045—Light guides
    • G02B1/046—Light guides characterised by the core material
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G02B1/045—Light guides
    • G02B1/048—Light guides characterised by the cladding material
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/132—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by deposition of thin films
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L79/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
    • C08L79/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12133—Functions
    • G02B2006/1215—Splitter
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12133—Functions
    • G02B2006/12164—Multiplexing; Demultiplexing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本发明提供一种生产光学波导的方法，其包括以下步骤：由含有偶联剂的层形成材料在基片的表面上形成基片粘附层；在该基片粘附层上形成下包层；和通过采用显影液的湿法在下包层上形成具有预定图案的芯层。

Description

生产光学波导的方法
技术领域
本发明涉及一种生产广泛用于光学通信、光学信息处理和其他通用光学领域的光学波导的方法。
背景技术
光学波导结合到光学波导器件、光学集成电路和光学线路板中并且广泛用于光学通信、光学信息处理和其他通用光学领域。在例如硅或二氧化硅的基片上生产这种光学波导的情况下，其由传送光的芯层和具有比芯层更低折射率的包层所组成。作为例证说明的该光学波导具有三层结构，包括：下包层、在下包层上形成的芯层，和包围芯层的上包层。许多聚合物材料被用作形成两个包层，即下包层和上包层的材料并且用作形成芯层的材料。
例如，光传导以及耐热性令人满意的氟化聚酰亚胺已经被用作形成两个包层的材料和形成芯层的材料。然而，氟化聚酰亚胺对基片具有差的粘附性。因此从改善基片与包层之间粘附性的观点出发，已经建议在基片与包层之间形成底涂层。为了进一步改善粘附性，还已经建议将偶联剂结合到底涂层中(参见，例如专利文献1)。
由于上述层结构需要复杂的生产步骤，因此正在研究这样一种技术：其中不形成底涂层，将偶联剂直接结合到包层中以确保基片与包层之间的粘附性。
专利文献1：JP 2002-90559A
然而，由含有偶联剂的用于形成下包层的材料形成下包层具有以下缺陷。当通过由使用碱性显影液等的湿法图案成形而在下包层上形成具有预定图案的芯层时，使下包层白浊(opacify)。下包层的这种白浊决不是光学波导所需要的，因为其导致了传播损失。
发明内容
鉴于这些情况实现了本发明。本发明的一个目的是提供一种光学波导生产方法，其在芯层图案形成期间没有白浊，并且通过它可以获得具有减少的光传播损失的光学波导。
本发明的其他目的和效果将从以下描述中变得明显。
本发明提供了一种具有以下结构的光学波导的生产方法以实现该目的。即，本方法包括以下步骤：
由含有偶联剂的层形成材料在基片的表面上形成基片粘附层；
在基片粘附层上形成下包层；和
通过采用显影液的湿法在下包层上形成具有预定图案的芯层。
为了找出迄今通过使用显影液的湿法在芯层图案形成期间出现的下包层白浊的原因，并且还为了保证基片与下包层之间足够的粘附性，本发明人作了广泛的研究。结果发现：下包层的白浊是由将偶联剂结合到用于形成下包层的材料中造成的。即，含有偶联剂、用于形成下包层的材料对显影液具有差的抵抗性，结果，在通过湿法的芯层图案成形期间下包层白浊。因此已经发现：当首先在基片上形成含有偶联剂的基片粘附层并且在该基片粘附层上形成下包层时，那么在芯层图案形成期间下包层没有白浊，因为它不含有引起白浊的偶联剂。进一步发现：由于下包层通过含有偶联剂的基片粘附层而叠加在基片上，基片与基片粘附层之间的粘附性和基片粘附层与下包层之间的粘附性提高，从而可以确保基片与下包层之间令人满意的粘附性。已经基于这些发现实现了本发明。
如上所述，在本发明的方法中使用含有偶联剂的层形成材料在基片的表面上形成基片粘附层并且在该基片粘附层上形成下包层。随后，通过使用显影液的湿法在下包层上形成具有预定图案的芯层，以由此制得光学波导。由于这种结构，因为基片粘附层插入在其之间从而确保了在光学波导中的基片与下包层之间获得足够的粘附性。另外，当通过使用显影液的湿法形成芯层时，下包层没有白浊，因为它不含有造成对显影液的抵抗性劣化的偶联剂。因此阻止了传播损失的增加。从而可以获得具有减少的光传播损失和优良透明性的光学波导。另外，根据本发明的湿处理技术得到了与用于形成芯层的传统干蚀刻技术相比具有光滑表面的侧壁的芯层，传统的干蚀刻技术得到了具有表面凹凸的侧壁的芯层。因此，本发明可以提供具有减少的传播损失的光学波导。
本发明还有这样的优点：当醇的碱性水溶液，特别是氢氧化四甲基铵和乙醇的混合水溶液被用作显影液时，获得了令人满意的解像力(resolution)并且容易调节显影速率。
附图说明
图1是说明本发明的光学波导生产方法中的一个步骤的截面图。
图2是说明本发明的光学波导生产方法中的另一个步骤的截面图。
图3是说明本发明的光学波导生产方法中的又一个步骤的截面图。
图4是说明本发明的光学波导生产方法中的又一个步骤的截面图。
图5是说明本发明的光学波导生产方法中的又一个步骤的截面图。
图6是说明通过本发明的光学波导生产方法获得的光学波导结构实例的截面图。
附图中使用的参考数字和标记分别表示以下物质。
1：基片
2：基片粘附层
3：下包层
4b：芯层
5：上包层
具体实施方式
通过本发明的光学波导生产方法获得的光学波导的实例包括具有图6中所示层结构的一种。该光学波导包括基片1、叠加在其上的基片粘附层2、叠加在基片粘附层2上的下包层3、具有预定图案并且已经在下包层3上形成的芯层4b，和形成的上包层5以包围芯层4b。
基片1的材料没有特别限定。其实例包括已知的一类例如蓝色平板玻璃、合成二氧化硅、硅片、用二氧化硅涂覆的硅片和聚酰亚胺树脂。
可用于形成将叠加在基片1上的基片粘附层2的材料的实例包括含有偶联剂的聚酰亚胺树脂前体。聚酰亚胺树脂前体通过将四羧酸二酐与二胺反应获得。通过将偶联剂结合到这种聚酰亚胺树脂前体中而制备的混合物被用作形成该层的材料。
四羧酸二酐的实例包括均苯四酸二酐、3，3′，4，4′-联苯四羧酸二酐、2，2-双(2，3-二羧基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷二酐、2，2-双(3，4-二羧基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷二酐、3，3′，4，4′-二苯甲酮四羧酸二酐、双(3，4-二羧基苯基)醚二酐和双(3，4-二羧基苯基)砜二酐。这些可以单独或者以其两种或多种的组合使用。
另一方面，二胺的实例包括间-亚苯基二胺、对-亚苯基二胺、3，4′-二氨基二苯基醚、4，4′-二氨基二苯基醚、4，4′-二氨基二苯基砜、3，3′-二氨基二苯基砜、2，2-双(4-氨基苯氧基苯基)丙烷、2，2-双(4-氨基苯氧基苯基)六氟丙烷、1，3-双(4-氨基苯氧基)苯、1，4-双(4-氨基苯氧基)苯、2，4-二氨基甲苯、2，6-二氨基甲苯、二氨基二苯基甲烷、4，4′-二氨基2，2-二甲基联苯和2，2′-双(三氟甲基)联苯胺。这些可以单独或者以其两种或多种的组合使用。
偶联剂没有特别限定，其实例包括各种已知的偶联剂。然而，从提高与基片1的粘附性观点出发，在已知的偶联剂当中优选使用1，3-双氨基(3-氨基丙基)1，1，3，3-四甲基二硅氧烷。
优选地调节偶联剂的含量以使其处于基于二胺数量的0.5-50mol％范围内。这是因为偶联剂含量低于基于二胺数量的0.5mol％可能导致与基片1不充足的粘附性，然而其含量超过50mol％会导致具有降低的强度的基片粘附层2。
为了合成含有偶联剂的聚酰亚胺树脂前体并且用作形成基片粘附层2的材料，可以使用普通的合成方法。即，在氮气氛中将四羧酸二酐加到溶剂中，该溶剂含有溶解于其中的二胺，并且另外将偶联剂加入其中。该混合物在室温下搅拌5-20小时。从而可以合成粘性聚合物溶液(聚酰亚胺树脂前体溶液)。
溶剂没有特别限定，只要其是普遍用于合成聚酰亚胺树脂前体的一种。例如，可以使用极性溶剂如N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)。从透明性的观点出发优选使用这些中的DMAc，因为其在加热步骤期间较少受高温分解的影响。
可用于形成将叠加在基片粘附层2上的下包层3的材料的实例包括聚酰亚胺树脂前体。该前体通过将四羧酸二酐与二胺反应获得。
作为四羧酸二胺，可以使用上面示出的关于形成基片粘附层2的材料的那些。
同样作为二胺，可以使用上面示出的关于形成基片粘附层2的材料的那些。
同样，用作形成下包层3的材料的聚酰亚胺树脂前体的合成可以通过与用作形成基片粘附层2的材料的聚酰亚胺树脂前体的合成方法类似的普通合成方法来进行。
含有一种或多种包括光敏剂的成分的光敏性聚酰亚胺树脂前体可以用作形成在下包层3上具有预定图案的芯层4b的材料。光敏性聚酰亚胺树脂前体通过将一种或多种包括光敏剂的添加剂结合到上述聚酰亚胺树脂前体中获得，聚酰亚胺树脂前体通过将四羧酸二酐与二胺反应获得。
聚酰亚胺树脂前体没有特别限定，其实例包括各种聚酰亚胺树脂前体。特别地，其实例包括可用作形成下包层3的材料的聚酰亚胺树脂前体。
为了构成光学波导，芯层4b应该具有比两个包层3和5高的折射率。可以例如，通过选择四羧酸二酐与二胺的组合或者通过将添加剂例如光敏剂结合到用于形成芯层4b的材料中来调节这些层的折射率。特别地，芯层4b的折射率与包层3和5各自折射率之间的关系优选是使得芯层与包层的比折射率(specific refractive index)差值Δ[比折射率差值Δ＝[(芯层的n)-(包层的n)]/(芯层的n)(n：折射率)]通常为0.2-1.0％。
光敏剂没有特别限定。其实例包括由以下通式(1)表示的化合物。
在式(1)中，Ar表示在相对于键接到1，4-二氢吡啶环位置的邻位上含有硝基的芳基；R1表示氢原子或具有1-3个碳原子的烷基；并且R2、R3、R4和R5可以相同或者彼此不同并且各自表示氢原子或者含有1或2个碳原子的烷基。
从成本和减少通过C-H键的光吸收的观点出发，在由通式(1)表示的化合物当中尤其优选使用1-乙基-3，5-二甲氧基羰基-4-(2-硝基苯基)-1，4-二氢吡啶作为光敏剂。
例如，以如下方式合成这种由通式(1)表示的光敏剂。即，这种1，4-二氢吡啶衍生物可以通过：在回流下在冰醋酸中将取代的苯甲醛、以该醛的数量2倍的摩尔数使用的丙炔酸烷基酯(丙炔酸的烷基酯)和相应的伯胺反应而获得(Khim.Geterotsikl.Soed.，1067-1071页，1982)。
将作为用于形成芯层4b的材料的光敏性聚酰亚胺前体中的光敏剂含量优选调节到0.05重量份(在下文中缩写成“份”)到少于5份，尤其优选调节到0.05份-4份，每100份聚酰亚胺树脂前体。其原因如下，在光敏剂的含量为5重量份或更高的情况下，在近红外区域通过光敏剂吸收会引起问题。另一方面，其含量低于0.05重量份会导致不充足的对比度(contrast)。
可以适宜地将溶解控制剂结合到光敏性聚酰亚胺前体中以提高解像力。
溶解控制剂的实例包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙二醇二苯醚和聚乙二醇二甲醚。这些可以单独或者以其两种或多种的组合使用。尤其是从图案解像力的观点出发，优选使用聚乙二醇二甲醚。这类化合物的重均分子量优选为150-1,000，尤其为200-800。
要结合的溶解控制剂的数量优选为15-45份，每100份聚酰亚胺前体。
可用于形成上包层5的材料的实例包括聚酰亚胺树脂前体，该上包层5包围具有预定图案的芯层4b。特别地，其实例包括可用作形成基片粘附层2的材料、形成下包层3的材料和形成芯层4b的材料的聚酰亚胺前体。
下面将说明使用上述基片和层形成材料的本发明的光学波导生产方法的实施方案。
首先，将作为基片粘附层形成材料的含有偶联剂的聚酰亚胺树脂前体溶液(聚(酰胺酸)溶液)以使得在干燥后得到优选为0.1-50μm，尤其优选为5-10μm薄膜厚度的数量涂覆到基片上，然后干燥以由此形成由聚酰亚胺树脂前体组合物制成的树脂层。对于本申请，可以使用普通的薄膜形成技术例如旋转涂覆或流延。随后，在惰性气氛中将涂覆的基片加热以完全除去残留在树脂层中的溶剂并将聚酰亚胺树脂前体亚胺化。从而在基片1上形成由含有偶联剂的聚酰亚胺树脂制成的基片粘附层2，如图1中所示。
随后，将聚酰亚胺树脂前体溶液(聚(酰胺酸)溶液)以使得在干燥后得到优选为1-30μm，尤其优选为5-15μm薄膜厚度的数量涂覆到基片粘附层2上，然后干燥以由此形成由聚酰亚胺树脂前体组合物制成的树脂层。对于本申请，可以使用普通的薄膜形成技术例如如上述步骤中的旋转涂覆或流延。然后在惰性气氛中将涂层薄膜加热以完全除去残留在树脂层中的溶剂并将聚酰亚胺树脂前体亚胺化。从而在基片1的上方形成由聚酰亚胺树脂制成的下包层3，如图2中所示。
随后将光敏性聚酰亚胺树脂前体溶液(光敏性聚(酰胺酸)清漆)，该溶液是得到具有比下包层3更高折射率的层的材料，以使得在干燥后得到优选为2-30μm，尤其优选为6-10μm薄膜厚度的数量涂覆到下包层3上。将该涂层预先干燥以形成成为芯层的光敏性聚酰亚胺树脂前体层4a，如图3中所示。随后，将光掩模6置于光敏性聚酰亚胺树脂前体层4a的上方以得到所需的图案，并且从光掩模6上方在层4a上进行紫外线辐射，如图4中所示。在本发明中，当紫外线辐射中的曝光量为5-50mJ/cm2时，充足的解像力是可能的。此后，进行被称作后曝光焙烘(PEB)的曝光后热处理以完成光反应，并且采用显影液进行显影(湿处理技术)。通常将这样通过显影获得的所需图案进行热处理以将图案亚胺化。在通常为300-400℃的温度下实施该处理，以在真空下或在氮气氛中进行溶剂除去和固化反应(硬化)。通过这样进行的亚胺化形成了由聚酰亚胺树脂制成的有图案的芯层4b，如图5中所示。
用于显影的显影液没有特别限定。然而使用例如醇的碱性水溶液。更特别地，从令人满意的解像力和容易调节显影速率的观点出发，优选使用氢氧化四甲基铵和乙醇的混合水溶液。在该混合水溶液中，优选调节氢氧化四甲基铵的比例和乙醇的比例以使得分别处于2-10wt％和40-50wt％的范围内。
随后将聚酰亚胺树脂前体溶液，该溶液是得到具有比芯层4b更低折射率的层的层形成材料，以使得在干燥后得到优选为1-30μm，尤其优选为5-15μm的最大薄膜厚度的数量涂覆到芯层4b的上方，然后干燥以由此形成由聚酰亚胺树脂前体组合物制成的树脂层。随后如下包层3的情形那样在惰性气氛中将该树脂层加热以由此完全除去残留在树脂层中的溶剂并将聚酰亚胺树脂前体亚胺化。这样形成了由聚酰亚胺树脂制成的上包层5，以包围芯层4b，如图6中所示，由此制成光学波导。
这样获得的光学波导的实例包括直的光学波导、弯的光学波导、交叉的光学波导、Y-分枝的光学波导、平面型光学波导、Mach-Zehnder型光学波导、AWG(阵列波导)型光学波导、光栅光学波导和光学波导透镜。采用这种光学波导的光学元件的实例包括波长滤波器、光学开关、光学分支元件、光多路分配器、光多路复接器/多路分离器、光学放大器、波长调制器、波长分割多路复用器、分光器、定向耦合器和含有激光二极管或与之混合集成的光敏二极管的光传输模块。
实施例
将参照下列实施例更详细地阐述本发明，但本发明不应该被解释为是限制于此。
含有偶联剂的聚(酰胺酸)溶液I
在500-mL装有搅拌器的可分开的烧瓶中，将26.66g(0.06mol)作为酸二酐的2，2-双(3，4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)、18.54g(0.058mol)的2，2′-双(三氟甲基)联苯胺(BTFB)，和0.52g(0.002mol)作为偶联剂的1，3-双(3-氨基丙基)-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷(APDS)溶解于182.85g(2.10mol)作为有机溶剂的N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中。此后，所得的溶液在室温下搅拌10小时，由此制得含有该偶联剂的聚(酰胺酸)溶液I(聚酰亚胺树脂前体溶液)。
聚(酰胺酸)溶液II
另一方面，在室温下伴随着搅拌将如上面使用的6FDA和BTFB以等摩尔比例在如上使用的DMAc中反应10小时，以制得聚(酰胺酸)溶液II(聚酰亚胺树脂前体溶液)。
实施例1
通过旋转涂覆将含有偶联剂的聚(酰胺酸)溶液I以在热处理后得到5μm厚度的数量涂覆到525μm厚的硅片基片上。涂覆的溶液在90℃干燥以由此形成由含有偶联剂的聚酰亚胺树脂前体组合物制成的树脂层。此后，在真空下在385℃将该树脂层加热以由此完全除去残留在树脂薄膜中的溶剂并将聚酰亚胺树脂前体亚胺化。从而在硅片基片1上形成由含有偶联剂(APDS)的聚酰亚胺树脂制成的基片粘附层2(厚度，5μm)，如图1中所示。
通过旋转涂覆将聚(酰胺酸)溶液II以在热处理后得到15μm厚度的数量涂覆到在硅片基片1上形成的基片粘附层2上。涂覆的溶液在90℃干燥以由此形成由聚酰亚胺树脂前体组合物制成的树脂薄膜。此后，在真空下在385℃将该树脂层加热以由此完全除去残留在树脂薄膜中的溶剂并将聚酰亚胺树脂前体亚胺化。从而在基片粘附层2(厚度，5μm)上形成厚度为15μm的下包层3(折射率，1.51)，如图2中所示。
随后，以下列方式制备作为芯层形成材料的光敏性聚酰亚胺树脂前体溶液，以在下包层3上形成芯层。向聚(酰胺酸)溶液(II)中以基于聚(酰胺酸)溶液II固体组分的2wt％数量加入1-乙基-3，5-二甲氧基羰基-4-(2-硝基苯基)-1，4-二氢吡啶作为光敏剂。另外以基于聚(酰胺酸)溶液II固体组分的30wt％数量将重均分子量为500的聚乙二醇二甲醚加入其中作为溶解控制剂。从而获得作为溶液的光敏性聚酰亚胺树脂前体组合物(光敏性聚酰亚胺树脂前体溶液)。
此后，按照形成下包层3相同的方式，将光敏性聚酰亚胺树脂前体溶液涂覆在下包层3上，并且在90℃干燥，以形成由光敏性聚酰亚胺树脂前体组合物制成的光敏性聚酰亚胺树脂前体层4a，如图3中所示。将预定的光掩模6(线宽度6μm×长度50mm×间隔0.2mm)置于该光敏性聚酰亚胺树脂前体层4a上，并且从光掩模6上方以30mJ/cm2的量将层4a曝光于紫外线辐射下，如图4中所示。此外在170℃进行曝光后加热10分钟。
随后将含有氢氧化四甲基铵和乙醇的水溶液(用于光敏性聚酰亚胺的显影液，TE-5011，由Nitto Denko公司制造)用作显影液，以在35℃将层4a显影并且将未曝光的区域溶解掉。随后用水清洗层4a以由此形成具有负像的图案。在真空下在330℃加热该图案以由此在显影后完成聚酰亚胺树脂前体的亚胺化。从而形成具有预定图案的芯层4b(折射率，1.52)，如图5中所示。形成的芯层4b的截面大小为6μm×6μm。在该操作中，下包层3一点也不被显影白浊。
随后，将聚(酰胺酸)溶液(聚酰亚胺树脂前体溶液)II用作在芯层4b上方形成上包层的材料，并且按照形成下包层3相同的方式涂覆。即，通过旋转涂覆将聚(酰胺酸)溶液II以在热处理后得到15μm厚度的数量涂覆，并且在90℃干燥，以形成由聚酰亚胺树脂前体组合物制成的树脂薄膜。此后，在真空下在330℃将该树脂薄膜加热以由此完全除去残留在树脂薄膜中的溶剂，并将聚酰亚胺树脂前体亚胺化。结果形成最大厚度为20μm的上包层5(折射率，1.51)，以包围芯层4b，如图6中所示。从而制得由聚酰亚胺树脂制成的光学波导。
采用切块机将这样获得的光学波导进行端面加工，然后在1.55μm波长下通过截断(cutback)法检验光传播损失。结果发现该光学波导的光传播损失为0.5dB/cm。
比较例1
通过旋转涂覆将含有偶联剂的聚(酰胺酸)溶液I以在热处理后得到15μm厚度的数量涂覆到525μm厚的硅片基片上。涂覆的溶液在90℃干燥以形成由含有偶联剂的聚酰亚胺树脂前体组合物制成的树脂层。此后，在真空下在385℃将该树脂层加热以由此完全除去残留在树脂薄膜中的溶剂，并将聚酰亚胺树脂前体亚胺化。从而在硅片基片上形成由含有偶联剂的聚酰亚胺树脂制成的下包层(厚度，15μm)。
随后将光敏性聚酰亚胺树脂前体溶液涂覆到硅片基片上形成的下包层上，并且在90℃干燥，以形成由光敏性聚酰亚胺树脂前体组合物制成的光敏性聚酰亚胺树脂前体层。随后，按照实施例1相同的方式，将预定的光掩模(线宽度6μm×长度50mm×间隔0.2mm)置于该光敏性聚酰亚胺树脂前体层上，并且从光掩模上方以30mJ/cm2的量将该层曝光于紫外线辐射下。此外在170℃进行曝光后加热10分钟。
随后将含有氢氧化四甲基铵和乙醇的水溶液(用于光敏性聚酰亚胺的显影液，TE-5011，由Nitto Denko公司制造)用作显影液，以在35℃将聚酰亚胺树脂前体层显影并且将未曝光的区域溶解掉。此后用水清洗该层以由此形成具有负像的图案。在真空下在330℃加热该图案以由此在显影后完成聚酰亚胺树脂前体的亚胺化。从而形成具有预定图案的芯层(折射率，1.52)。形成的芯层的截面大小为6μm×6μm。在该操作中，下包层被显影白浊。
随后，将聚(酰胺酸)溶液(聚酰亚胺树脂前体溶液)II用作在芯层上方形成上包层的材料，并且按照形成下包层相同的方式涂覆。即，通过旋转涂覆将聚(酰胺酸)溶液II以在热处理后得到15μm厚度的数量涂覆，并且在90℃干燥，以形成由聚酰亚胺树脂前体组合物制成的树脂薄膜。此后，在真空下在330℃将该树脂薄膜加热以由此完全除去残留在树脂薄膜中的溶剂，并将聚酰亚胺树脂前体亚胺化。结果形成最大厚度为20μm的上包层(折射率，1.51)以包围芯层。从而制得由聚酰亚胺树脂制成的光学波导。
采用切块机将这样获得的光学波导进行端面加工，然后在1.55μm波长下通过截断法检验光传播损失。结果发现该光学波导的光传播损失为1.0dB/cm。
比较例2
干蚀刻方法
按照实施例1相同的方式，使用厚度为525μm的硅片基片和含有偶联剂的聚(酰胺酸)溶液I，以在硅片基片上形成由含有偶联剂(APDS)的聚酰亚胺树脂制成的基片粘附层(厚度，5μm)。
随后按照实施例1相同的方式，使用聚(酰胺酸)溶液II，以在形成于硅片基片上的基片粘附层(厚度，5μm)上形成厚度为15μm的下包层(折射率，1.51)。
随后，按照形成下包层相同的方式，将作为芯层形成材料的光敏性聚酰亚胺树脂前体溶液涂覆到下包层上，并且在90℃干燥。从而形成由光敏性聚酰亚胺树脂前体组合物制成的光敏性聚酰亚胺树脂前体层。
将该光敏性聚酰亚胺树脂前体层以30mJ/cm2的量整个曝光于紫外线辐射下。然后在真空下在330℃将该层加热以由此完成曝光了的聚酰亚胺树脂前体的亚胺化，并且形成聚酰亚胺树脂层。
随后在聚酰亚胺树脂层上形成抗蚀涂层(线宽度6μm×长度50mm×间隔0.2mm；与上述光掩模的图案相反的图案)。通过RIE(活性离子蚀刻)除去未采用抗蚀涂层覆盖的聚酰亚胺树脂层的曝光区域。此后除去抗蚀涂层以由此形成具有预定图案的芯层(折射率，1.52)。形成的芯层的截面大小为6μm×6μm。
随后按照实施例1相同的方式，将聚(酰胺酸)溶液(聚酰亚胺树脂前体溶液)II用作在芯层上方形成上包层的材料，由此形成最大厚度为20μm的上包层(折射率，1.51)以包围芯层。从而制得由聚酰亚胺树脂制成的光学波导。
采用切块机将这样获得的光学波导进行端面加工，然后在1.55μm波长下通过截断法检验光传播损失。结果发现该光学波导的光传播损失为1.0dB/cm。用显微镜检验形成的芯层的侧壁。结果发现该壁具有表面凹凸。
上面给出的检验结果表明：在实施例1中获得的光学波导具有比在比较例中获得的光学波导更低的光传播损失和更好的透明性。
通过本发明的光学波导生产方法获得的光学波导的实例包括直的光学波导、弯的光学波导、交叉的光学波导、Y-分枝的光学波导、平面型光学波导、Mach-Zehnder型光学波导、AWG型光学波导、光栅光学波导和光学波导透镜。采用这种光学波导的光学元件的实例包括波长滤波器、光学开关、光频支元件、光多路分配器、光多路复接器/多路分离器、光学放大器、波长调制器、波长分割多路复用器、分光器、定向耦合器和含有激光二极管或与之混合集成的光敏二极管的光传输模块。
尽管已经详细并且参照其特定实施方案描述了本发明，但对于本领域技术人员明显的是可以在其中作出许多变化和改进，只要不偏离其精神和范围。
本申请基于2003年12月9日提交的日本专利申请No.2003-410751，其内容在此结合作为参考。

Claims (4)

1.一种用于生产光学波导的方法，其包括以下步骤：
由含有偶联剂的层形成材料在基片的表面上形成基片粘附层；
在基片粘附层上形成下包层；和
通过使用显影液的湿法在下包层上形成具有预定图案的芯层。
2.权利要求1的用于生产光学波导的方法，其中显影液是醇的碱性水溶液。
3.权利要求2的用于生产光学波导的方法，其中醇的碱性水溶液是氢氧化四甲铵和乙醇的混合水溶液。
4.权利要求3的用于生产光学波导的方法，其中醇的碱性水溶液含有分别按2-10wt％和40-50wt％比例的氢氧化四甲铵和乙醇。
CNA2004101003535A 2003-12-09 2004-12-09 生产光学波导的方法 Pending CN1627109A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP410751/2003 2003-12-09
JP2003410751A JP2005173039A (ja) 2003-12-09 2003-12-09 光導波路の製法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1627109A true CN1627109A (zh) 2005-06-15

Family

ID=34510500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2004101003535A Pending CN1627109A (zh) 2003-12-09 2004-12-09 生产光学波导的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7236675B2 (zh)
EP (1) EP1544647B1 (zh)
JP (1) JP2005173039A (zh)
KR (1) KR20050056137A (zh)
CN (1) CN1627109A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105353461A (zh) * 2015-12-14 2016-02-24 中国科学院半导体研究所 大容差耦合波导

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100783365B1 (ko) * 2006-09-29 2007-12-07 한국전자통신연구원 광도파로 소자
JP4791409B2 (ja) 2007-05-01 2011-10-12 日東電工株式会社 光導波路の製造方法
EP2000837A1 (en) 2007-06-07 2008-12-10 Nitto Denko Corporation Manufacturing method of optical waveguide
JP7363019B2 (ja) * 2017-09-27 2023-10-18 大日本印刷株式会社 ディスプレイ用部材、タッチパネル部材、液晶表示装置、及び有機エレクトロルミネッセンス表示装置
US11555956B2 (en) * 2020-02-28 2023-01-17 Chromis Fiberoptics, Inc. Polymer optical fiber with tunable, hydrolytically stable overcladding
JP2023530810A (ja) * 2020-04-13 2023-07-20 クロミス ファイバーオプティクス インコーポレイテッド 非晶質架橋フッ素コポリマーからなるガス分離物品ならびにその製造方法および使用方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08184718A (ja) 1994-12-28 1996-07-16 Hoechst Japan Ltd 光導波路素子およびその製造方法
SG52916A1 (en) 1996-02-13 1998-09-28 Nitto Denko Corp Circuit substrate circuit-formed suspension substrate and production method thereof
JP2001116678A (ja) * 1999-10-14 2001-04-27 Canon Inc 光照射用または光検出用プローブの製造方法、および光照射用または光検出用プローブ
US6389215B1 (en) 1999-10-28 2002-05-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Low birefringent polyimides for optical waveguides statement regarding federally sponsored research or development
US6403286B1 (en) * 1999-11-04 2002-06-11 Corning Incorporated High aspect ratio patterning of glass film
JP2002090559A (ja) 2000-09-13 2002-03-27 Minolta Co Ltd ポリイミド光導波路
US7011932B2 (en) * 2001-05-01 2006-03-14 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polymer waveguide fabrication process
JP3726835B2 (ja) * 2001-05-30 2005-12-14 日立化成工業株式会社 光学素子、光学素子の製造方法、塗布装置、および、塗布方法
JP3947457B2 (ja) 2002-11-29 2007-07-18 日東電工株式会社 ポリイミド光導波路の製造方法
US6842577B2 (en) * 2002-12-02 2005-01-11 Shipley Company L.L.C. Photoimageable waveguide composition and waveguide formed therefrom

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105353461A (zh) * 2015-12-14 2016-02-24 中国科学院半导体研究所 大容差耦合波导
CN105353461B (zh) * 2015-12-14 2018-12-07 中国科学院半导体研究所 大容差耦合波导

Also Published As

Publication number Publication date
US20050129377A1 (en) 2005-06-16
JP2005173039A (ja) 2005-06-30
KR20050056137A (ko) 2005-06-14
EP1544647A1 (en) 2005-06-22
EP1544647B1 (en) 2007-02-28
US7236675B2 (en) 2007-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1721897A (zh) 制备挠性光学波导的方法
KR101804344B1 (ko) 에폭시－작용성 실록산 올리고머를 함유하는 에폭시－작용성 방사선－경화성 조성물
CN1523382A (zh) 形成波导的方法及由此形成的波导
US7037637B2 (en) Photosensitive polyimide resin precursor composition, optical polyimide obtained from the composition, optical waveguide using the polyimide, and process for producing the optical waveguide
CN1300612C (zh) 聚酰亚胺光学波导管的制造方法
JP2004059761A (ja) ポリベンゾオキサゾール樹脂、その前駆体及びこれらを用いた光導波路材料並びに光導波路
JP2005002330A (ja) 光学樹脂材料、光学素子、光モジュール、フッ素化ポリマー前駆体及びフッ素化ポリマー
JP3952149B2 (ja) 光導波路形成用材料及び光導波路の製造方法
CN1773313A (zh) 波导组合物及由其形成的波导
JP4014519B2 (ja) ポリマー光導波路の製造方法
CN1300611C (zh) 三维聚酰亚胺光学波导管的制造方法
CN1627109A (zh) 生产光学波导的方法
JP3979095B2 (ja) 放射線硬化性組成物およびそれを用いた光導波路ならびに光導波路の製造方法
JP4799764B2 (ja) 光導波路用感光性ポリイミド前駆体組成物およびその光導波路用感光性ポリイミド組成物ならびにそれを用いた光導波路
TW201134878A (en) Optoelectro conversion element, its production method and composition for forming optical waveguide, cured articles thereof
JP2001066445A (ja) 光導波路およびその形成方法
EP3673307B1 (en) Method for optical waveguide fabrication
JP5234885B2 (ja) ポリイミド溶液の製造方法および含フッ素ポリイミド溶液
KR100810187B1 (ko) 폴리머 광도파로 디바이스의 제조방법
JP3841288B2 (ja) 感光性ポリイミド樹脂前駆体組成物とそれより得られる光学用ポリイミドと光導波路
JP4231768B2 (ja) 感光性ポリアミド酸組成物とそれより得られる光学用ポリイミド樹脂と光導波路
CN1748163A (zh) 光导波路结构
JP2011202097A (ja) 光導波路用樹脂組成物の製造方法
JP4046614B2 (ja) 光導波路の製法
JP4432107B2 (ja) ポリマー光導波路構造及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Open date: 20050615